(57)【要約】  【課題】  リソグラフィにより得られるレジストパターン、なかでも液浸リソグラフィにより得られるレジストパターンの形状を良好にできるようにする。  【解決手段】  露光装置は、ウエハ２０上に形成されたレジスト膜の表面を洗浄液２５により洗浄する洗浄部３０と、レジスト膜と投影レンズ４４との間に液浸用の液体２６を配してパターン露光を行なう露光部４０とを有している。【選択図】      図１
2005353763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ上に形成されたレジスト膜の表面を洗浄する洗浄部と、
前記レジスト膜と露光レンズとの間に液体を配してパターン露光を行なう露光部とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
ウエハ上に形成されたレジスト膜の表面を洗浄する洗浄部と、
前記レジスト膜にパターン露光を行なう露光部とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
それぞれが上面に前記ウエハを保持可能な第１ステージと第２ステージとをさらに備え、
前記第１ステージ及び第２ステージのうち、一方は前記露光部に含まれ、他方は前記洗浄部に含まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
基板の上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜の表面を洗浄する工程と、
表面が洗浄された前記レジスト膜の上に液体を配した状態で、前記レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光が行なわれた前記レジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
基板の上にレジスト膜を形成する工程と、
形成された前記レジスト膜の表面を溶解する工程と、
表面が溶解された前記レジスト膜の上に液体を配した状態で、前記レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光が行なわれた前記レジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項６】
基板の上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜の表面を洗浄する工程と、
表面が洗浄された前記レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光が行なわれた前記レジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項７】
基板の上にレジスト膜を形成する工程と、
形成された前記レジスト膜の表面を溶解する工程と、
表面が溶解された前記レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光が行なわれた前記レジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項８】
前記レジスト膜に対する洗浄は、水又はオゾン水を用いて行なうことを特徴とする請求項４又は６に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記レジスト膜に対する溶解は、アルカリ水溶液を用いて行なうことを特徴とする請求項５又は７に記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
前記アルカリ水溶液は、前記レジスト膜を現像する現像液又は該現像液を希釈した希釈現像液であることを特徴とする請求項９に記載のパターン形成方法。
【請求項１１】
前記希釈現像液の濃度は、０．０１Ｎ以上で且つ０．２６Ｎよりも低いことを特徴とする請求項１０に記載のパターン形成方法。
【請求項１２】
前記液体は、水又はパーフルオロポリエーテルであることを特徴とする請求項４又は５に記載のパターン形成方法。
【請求項１３】
前記露光光は、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ2 レーザ光、Ｘｅ2 レーザ光、Ａｒ2 レーザ光又はＡｒＫｒレーザ光であることを特徴とする請求項４〜７のうちのいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造プロセス等において用いられる露光装置及びそれを用いたパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の大集積化及び半導体素子のダウンサイジングに伴って、リソグラフィ技術の開発の加速が望まれている。現在のところ、露光光としては、水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ又はＡｒＦエキシマレーザ等を用いる光リソグラフィによりパターン形成が行なわれていると共に、より短波長であるＦ2 レーザの使用も検討されているが、露光装置及びレジスト材料における課題が未だ多く残されているため、より短波長の露光光を用いる光リソグラフィの実用化の時期は未だ先になっている。
【０００３】
このような状況から、最近従来の露光光を用いてパターンの一層の微細化を進めるべく、液浸リソグラフィ（immersion lithography）法（非特許文献１を参照。）が提案されている。
【０００４】
この液浸リソグラフィ法によれば、露光装置内における投影レンズとウエハ上のレジスト膜との間の領域が屈折率がｎ（但し、ｎ＞１）である液体で満たされるため、露光装置のＮＡ（開口数）の値がｎ・ＮＡとなるので、レジスト膜の解像性が向上する。
【０００５】
以下、従来の液浸リソグラフィを用いるパターン形成方法について図９（ａ）〜図９（ｄ）を参照しながら説明する。
【０００６】
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【０００７】
ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
トリエタノールアミン（クエンチャー）………………………………………０．００２ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図９（ａ）に示すように、基板１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜２を形成する。
【０００８】
次に、図９（ｂ）に示すように、レジスト膜２と投影レンズ５との間に液体（水）３を配して、ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光４をマスクを介してレジスト膜２に照射してパターン露光を行なう。
【０００９】
次に、図９（ｃ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜２に対して、ホットプレートにより１０５℃の温度下で６０秒間加熱した後、濃度が０．２６Ｎのテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行なうと、図９（ｄ）に示すように、レジスト膜２の未露光部よりなり０．０９μｍのライン幅を有するレジストパターン２ａを得られる。
【非特許文献１】M. Switkes and M. Rothschild, "Immersion lithography at 157 nm", J. Vac. Sci. Technol., Vol.B19, P.2353 (2001)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、図９（ｄ）に示すように、従来の液浸リソグラフィを用いたパターン形成方法により得られるレジストパターン２ａのパターン形状は不良であった。
【００１１】
本願発明者らは、液浸リソグラフィにより得られるレジストパターンの形状が不良となる原因について種々の検討を重ねた結果、レジスト膜２の表面に付着したパーティクルが液浸用の液体３に浮遊して露光光４に散乱を生じさせる結果、パターン形状の不良をもたらすということを確認している。
【００１２】
従って、このようなパーティクルを含んだ液体を介して行なった露光によってレジストパターンの形状が不良となり、不良な形状のレジストパターンを用いてエッチングを行なうと、被エッチング膜に得られるパターンの形状も不良となってしまうため、半導体装置の製造プロセスにおける生産性及び歩留まりが低下してしまうという問題を生じる。
【００１３】
また、液浸用の液体を用いない従来のドライな状態で行なわれる露光（以下、ドライ露光と呼ぶ。）においても、成膜されたレジスト膜に付着したパーティクルが露光光に影響を与え、露光の精度（解像度）を悪化させることがある。
【００１４】
前記に鑑み、本発明は、リソグラフィにより得られるレジストパターン、なかでも液浸リソグラフィにより得られるレジストパターンの形状を良好にできるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の目的を達成するため、本発明は、露光装置、とりわけ液浸用の露光装置及びそれを用いたパターン形成方法を、露光前にレジスト膜の表面を洗浄又は溶解することにより、レジスト膜の表面に残存するパーティクルを除去する構成とする。
【００１６】
ここで、液浸露光がドライ露光と比べてレジスト膜の表面のパーティクルを除去することの重要性について説明する。液浸露光においては、前述したように、ウエハ上に成膜されたレジスト膜と露光レンズとの間に水等の液体を満たすことによって、実質的な開口数（ＮＡ）値を高めている。従って、レジスト膜の表面にパーティクルが残存していると、レジスト膜上に液体を配した際に、残存したパーティクルが液体中に浮遊し始める。ドライ露光の場合には、露光異常は、パーティクルがレジスト膜上に付着した箇所に限定される。これに対し、液浸露光の場合は、露光時にレジスト膜と液浸用の液体とが直接に接触するため、パーティクルがレジスト膜の表面から容易に離脱して液体中を浮遊し、任意の位置で露光光を散乱させる。さらには、浮遊したパーティクルが、精度が重要な露光レンズに付着する等の問題をも引き起こす。すなわち、液浸露光の場合には、１つのパーティクルが複数箇所にわたって露光精度を劣化させるおそれがあるため、レジスト膜上にパーティクルが付着することは、ドライ露光と比べて極めて深刻な問題となる。
【００１７】
そこで、本願発明者らは、液浸露光であってもまたドライ露光であっても、ウエハ上に成膜された露光前のレジスト膜の表面を洗浄又は溶解することにより、パーティクルを除去すると、露光及び現像により得られるレジストパターンの形状を良好にできるという知見を得ている。
【００１８】
本発明は、前記の知見により得られたものであり、具体的には以下の構成によって実現される。
【００１９】
本発明に係る第１の露光装置は、ウエハ上に形成されたレジスト膜の表面を洗浄する洗浄部と、レジスト膜と露光レンズとの間に液体を配してパターン露光を行なう露光部とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
第１の露光装置によると、ウエハ上に形成されたレジスト膜の表面を洗浄する洗浄部を備えているため、一般に清浄度が高い露光装置の内部において、ウエハ上に成膜され且つ露光前のレジスト膜に対して洗浄を行なった後、液体を配した状態でパターン露光を行なう露光部により液浸露光を行なえるので、液浸露光によるパーティクルによるパターン不良を防止することができる。
【００２１】
本発明に係る第２の露光装置は、ウエハ上に形成されたレジスト膜の表面を洗浄する洗浄部と、レジスト膜にパターン露光を行なう露光部とを備えていることを特徴とする。
【００２２】
第２の露光装置によると、ウエハ上に形成されたレジスト膜の表面を洗浄する洗浄部を備えているため、一般に清浄度が高い露光装置の内部において、ウエハ上に成膜され且つ露光前のレジスト膜に対して洗浄を行なった後、パターン露光を行なう露光部により、ドライ露光又は液浸露光を行なえるので、パーティクルによるパターン不良を防止することができる。
【００２３】
第１又は第２の露光装置は、それぞれが上面にウエハを保持可能な第１ステージと第２ステージとをさらに備え、第１ステージ及び第２ステージのうち一方は露光部に含まれ、は洗浄部に含まれることが好ましい。このようにすると、１つの露光装置内において、第１のステージ上でレジスト膜の洗浄を行なった後、該レジスト膜が洗浄されたウエハを第２のステージ上に移動させてパターン露光を行なうことができるため、洗浄工程を付加したとしても露光工程のスループットを大きく低下させることがない。
【００２４】
本発明に係る第１のパターン形成方法は、基板の上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜の表面を洗浄する工程と、表面が洗浄されたレジスト膜の上に液体を配した状態で、レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする。
【００２５】
第１のパターン形成方法によると、基板の上にレジスト膜を形成し、形成されたレジスト膜の表面を洗浄する。その後、表面が洗浄されたレジスト膜の上に液体を配した状態でパターン露光を行なうため、液浸露光を行なう場合のパーティクルによるパターン不良を防止することができる。
【００２６】
本発明に係る第２のパターン形成方法は、基板の上にレジスト膜を形成する工程と、形成されたレジスト膜の表面を溶解する工程と、表面が溶解されたレジスト膜の上に液体を配した状態で、レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする。
【００２７】
第２のパターン形成方法によると、基板の上にレジスト膜を形成し、形成されたレジスト膜の表面を溶解するため、レジスト膜の表面に付着したパーティクルが溶解されたレジスト膜と共にリフトオフされて除去される。その後、表面が溶解されて表面のパーティクルが除去されたレジスト膜の上に液体を配した状態でパターン露光を行なうため、液浸露光を行なう場合のパーティクルによるパターン不良を防止することができる。
【００２８】
本発明に係る第３のパターン形成方法は、基板の上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜の表面を洗浄する工程と、表面が洗浄されたレジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする。
【００２９】
第３のパターン形成方法によると、基板の上にレジスト膜を形成し、形成されたレジスト膜の表面を洗浄する。その後、表面が洗浄されたレジスト膜に対してパターン露光を行なうため、ドライ露光又は液浸露光を行なう場合のパーティクルによるパターン不良を防止することができる。
【００３０】
本発明に係る第４のパターン形成方法は、基板の上にレジスト膜を形成する工程と、形成されたレジスト膜の表面を溶解する工程と、表面が溶解されたレジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする。
【００３１】
第４のパターン形成方法によると、基板の上にレジスト膜を形成し、形成されたレジスト膜の表面を溶解するため、レジスト膜の表面に付着したパーティクルが溶解されたレジスト膜と共にリフトオフされて除去される。その後、表面が溶解されて表面のパーティクルが除去されたレジスト膜に対してパターン露光を行なうため、ドライ露光又は液浸露光を行なう場合のパーティクルによるパターン不良を防止することができる。
【００３２】
なお、第１〜第４のパターン形成方法において、露光前に行なうレジスト膜に対する洗浄工程又は溶解工程は、露光装置の内部で行なうか外部で行なうかは問われない。
【００３３】
第１又は第３のパターン形成方法において、レジスト膜に対する洗浄は水又はオゾン水を用いて行なうことができる。
【００３４】
また、第２又は第４のパターン形成方法において、レジスト膜に対する溶解はアルカリ水溶液を用いて行なうことができる。
【００３５】
この場合に、アルカリ水溶液は、レジスト膜を現像する現像液又は該現像液を希釈した希釈現像液を用いることができる。また、この場合の希釈現像液には、０．０１Ｎ以上で且つ０．２６Ｎよりも低い濃度が好ましいが、必ずしもこの数値範囲に限られない。
【００３６】
また、本発明の第１の露光装置又は第１及び第２のパターン形成方法において、液浸用の液体には、水又はパーフルオロポリエーテルを用いることができる。
【００３７】
また、本発明の第１及び第２の露光装置並びに第１〜第４のパターン形成方法において、露光に用いる光源には、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ2 レーザ光、Ｘｅ2 レーザ光、Ａｒ2 レーザ光又はＡｒＫｒレーザ光を用いることができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に係る露光装置及びそれを用いたパターン形成方法によると、レジスト膜の上に残存するパーティクルがなくなるため、パーティクルによる露光異常を防止することができるので、良好な形状を有するレジストパターンを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４０】
図１は本発明の第１の実施形態に係る露光装置の要部の断面構成を模式的に示している。図１に示すように、第１の実施形態に係る露光装置１０は、そのチャンバー１１内に設けられ、ウエハ２０の主面上に塗布されて形成されたレジスト膜（図示せず）を洗浄する洗浄部３０と、洗浄されたレジスト膜にパターン露光を行なうパターン露光部４０とを有している。
【００４１】
チャンバー１１の下部には、いわゆるツインステージである第１の可動ステージ３１及び第２の可動ステージ４１を互いに間隔をおいてそれぞれ可動に保持する定盤１２が設置されている。
【００４２】
洗浄部３０は、第１の可動ステージ３１の上方に、レジスト膜が形成されたウエハ２０におけるレジスト膜の表面を洗浄液２５により洗浄する洗浄液供給ノズル３２を備えている。
【００４３】
パターン露光部４０は、パターン露光の光源を含む照明光学系４２と、該照明光学系４２の下方に設けられ、レジスト膜に転写される設計パターンを有するマスク（レチクル）４３を通って入射される照明光学系４２からの露光光を、液浸用の液体２６を介してレジスト膜に投影する投影レンズ４４とを有し、該投影レンズ４４の下側にはウエハ２０を保持する第２の可動ステージ４１が配置されている。ここで、投影レンズ４４は、露光時にはウエハ２０のレジスト膜上に配された液体２６の液面と接するように保持される。
【００４４】
ここで、図２（ａ）を用いて露光装置１０におけるウエハの流れを示す。図２（ａ）に示すように、まず、通常の成膜ユニット５０においてウエハの主面上にレジスト膜が塗布により成膜され、レジスト膜が成膜されたウエハは露光装置１０に搬送される。露光装置１０の洗浄部３０に搬送されたウエハは、洗浄部３０においてレジスト膜の表面が洗浄される。続いて、露光装置１０の洗浄部３０において、レジスト膜の表面が洗浄されたウエハは、露光装置１０のパターン露光部４０に移送され、該パターン露光部４０において液浸露光が行なわれる。
【００４５】
次に、図２（ｂ）を用いて露光装置１０におけるウエハの流れを示す。ここでは、パターン露光部４０における照明光学系４２及び投影レンズ４４等は省略している。図２（ｂ）に示すように、洗浄部３０とパターン露光部４０との間には、ウエハ２０を洗浄部３０とパターン露光部４０との間で移送可能とする移送機６０が設けられている。
【００４６】
移送機６０は、例えば、定盤１２の主面と平行に延びると共に互いに交差する交差部を有する２本のアーム部６１と、各アーム部６１の端部に設けられ、ウエハ２０を大気圧等により吸着可能なウエハ保持ヘッド部６２とから構成されている。ここで、アーム部６１は、その交差部を軸として定盤１２の主面に対して平行に回転できる回転軸を有している。
【００４７】
成膜ユニット５０から搬送され、レジスト膜が成膜されたウエハ２０は、移送機６０の１つのウエハ保持ヘッド部６２に保持されて、第１の可動ステージ３１に移される。第１の可動ステージ３１に移されたウエハ２０は、洗浄液供給ノズル３２から供給される洗浄液２５により、レジスト膜上に付着したパーティクルが洗い流される。このとき、第１の可動ステージ３１をステージ面内で回転させると、遠心力によりパーティクルの除去が促進される。レジスト膜の洗浄が終了すると、洗浄されたウエハ２０は、移送機６０のウエハ保持ヘッド部６２に再度保持されて、今度は、パターン露光部４０の第２の可動ステージ４１に移される。ウエハ２０は、通常、ウエハ２０の主面内を一括に露光されるのではなく、複数の露光領域２０ａに分けてその露光領域２０ａごとに露光される。従って、パターン露光部４０の第２の可動ステージ４１に移されたウエハ２０は、所望の設計パターンが各露光領域２０ａごとに順次露光された後、次工程の現像ユニット（図示せず）に搬送される。
【００４８】
次に、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて露光装置１０の洗浄部３０及びパターン露光部４０における動作を説明する。
【００４９】
まず、図３（ａ）に示すように、レジスト膜が成膜された状態のウエハ２０は、洗浄部３０の第１の可動ステージ３１上に保持される。続いて、第１の可動ステージ３１が回転した状態で、洗浄液２５が第１の可動ステージ３１の上方に設けられた洗浄液供給ノズル３２からレジスト膜の上に滴下される。ここで、洗浄液２５には、例えば水（純水）又は水にオゾン（Ｏ3 ）を溶解してなるオゾン水を用いることができる。この場合に、洗浄液２５は液滴としてレジスト膜上に滴下する以外にも、粒径を小さくすなわち霧状にして噴霧する方法が挙げられる。液滴のままレジスト膜上に滴下した際に、滴下の衝撃によってレジスト膜の表面が影響を受けるおそれがあるからである。
【００５０】
次に、図３（ｂ）に示すように、投影レンズ４４の側方には、液浸用の液体２６をウエハ２０上に供給する供給口４５と、供給された液体２６をウエハ２０上から排出する排出口４６とが設けられている。レジスト膜を洗浄されたウエハ２０は、パターン露光部４０の第２の可動ステージ４１上に移された後、ウエハ２０の一の露光領域２０ａであって、レジスト膜と投影レンズ４４との間の領域に液浸用の液体２６が供給口４５から供給される。続いて、レジスト膜と投影レンズ４４との間に液体２６が配された状態の露光領域２０ａに所定のパターン露光が行なわれ、その後、液体２６は排出口から排出される。次に、他の露光領域２０ａを露光するために、第２の可動ステージ４１が所定量だけ移動した後、他の露光領域２０ａ上に液体２６が供給され、その後、他の露光領域２０ａに所定のパターン露光が行なわれる。このようにして、ウエハ２０上のすべての露光領域２０ａが順次露光される。ここで、液浸による露光工程のスループットの向上を図るには、液浸用の液体２６の供給動作、露光動作及び液体２６の排出動作を連続的に行なうことが好ましい。
【００５１】
このように、第１の実施形態に係る露光装置１０によると、清浄度が高いチャンバー１１内の洗浄部３０において、レジスト膜が形成されたウエハ２０のレジスト膜の表面をパターン露光の直前に洗浄し、レジスト膜に付着したパーティクルを除去するため、パターン露光時にパーティクルの影響を受けることがなくなるので、レジスト膜から良好な形状を有するレジストパターンを得ることができる。
【００５２】
なお、第１の実施形態においては、ウエハ２０上の１つの露光領域２０ａごとに液浸用の液体２６を配する、いわゆる液滴法を用いたが、本発明は液滴法に限られず、ウエハ２０自体を液浸用の液体中に浸漬する、いわゆる液溜法にも有効である。
【００５３】
また、第１の実施形態に係る露光装置１０においては、チャンバー１１内に洗浄部３０とパターン露光部４０とを設けたが、洗浄部３０は露光装置１０の外部に設置してもよい。さらには、露光装置１０を設置する環境（雰囲気）が十分に清浄度が高い場合には、必ずしもチャンバー１１は必要ではない。
【００５４】
（パターン形成方法）
以下、前記のように構成された露光装置を用いたパターン形成方法について図４（ａ）〜図４（ｅ）を参照しながら説明する。
【００５５】
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００５６】
ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
トリエタノールアミン（クエンチャー）………………………………………０．００２ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図４（ａ）に示すように、ウエハ２０の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜２１を形成する。
【００５７】
次に、図４（ｂ）に示すように、図１に示した露光装置１０の洗浄部３０において、形成されたレジスト膜２１を例えば水からなる洗浄液２５により洗浄する。
【００５８】
次に、図４（ｃ）に示すように、水からなる液体２６をレジスト膜２１と投影レンズ４４との間に配した状態で、開口数ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光４７を図示しないマスクを介してレジスト膜２１に照射してパターン露光を行なう。
【００５９】
次に、図４（ｄ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜２１に対して、ホットプレートにより１０５℃の温度下で６０秒間加熱した後、濃度が０．２６Ｎのテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行なうと、図４（ｅ）に示すように、レジスト膜２１の未露光部よりなり０．０９μｍのライン幅を有し且つ良好な形状を持つレジストパターン２１ａを得られる。
【００６０】
このように、第１の実施形態に係るパターン形成方法によると、レジスト膜２１が形成されたウエハ２０における該レジスト膜２１の表面をパターン露光を行なう前に洗浄液２５により洗浄して、レジスト膜２１の表面に付着したパーティクルを除去するため、パターン露光時にパーティクルの影響を受けることがなくなるので、レジスト膜２１から良好な形状を有するレジストパターン２１ａを得ることができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る液浸露光によるパターン形成方法について図５（ａ）〜図５（ｅ）を参照しながら説明する。
【００６２】
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００６３】
ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
トリエタノールアミン（クエンチャー）………………………………………０．００２ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図５（ａ）に示すように、ウエハ１０１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜１０２を形成する。
【００６４】
次に、図５（ｂ）に示すように、形成されたレジスト膜１０２の表面を、例えば濃度が０．１Ｎのテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液からなるアルカリ水溶液２７により溶解する。
【００６５】
次に、図５（ｃ）に示すように、水からなる液体２６をレジスト膜１０２と投影レンズ１０３との間に配した状態で、開口数ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光１０４を図示しないマスクを介してレジスト膜１０２に照射してパターン露光を行なう。
【００６６】
次に、図５（ｄ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜１０２に対して、ホットプレートにより１０５℃の温度下で６０秒間加熱した後、濃度が０．２６Ｎのテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行なうと、図５（ｅ）に示すように、レジスト膜１０２の未露光部よりなり０．０９μｍのライン幅を有し且つ良好な形状を持つレジストパターン１０２ａを得られる。
【００６７】
このように、第２の実施形態に係るパターン形成方法によると、レジスト膜１０２が形成されたウエハ１０１における該レジスト膜１０２の表面を、通常のアルカリ性現像液を希釈したアルカリ水溶液２７により溶解して、レジスト膜１０２の表面に付着したパーティクルを除去するため、パターン露光時にパーティクルの影響を受けることがなくなるので、レジスト膜１０２から良好な形状を有するレジストパターン１０２ａを得ることができる。
【００６８】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００６９】
図６は本発明の第３の実施形態に係る露光装置の要部の断面構成を模式的に示している。図６に示すように、第２の実施形態に係る露光装置１１０は、そのチャンバー１１１内に設けられ、ウエハ２０１の主面上に塗布されて形成されたレジスト膜（図示せず）を洗浄する洗浄部１３０と、洗浄されたレジスト膜にパターン露光を行なうパターン露光部１４０とを有している。
【００７０】
チャンバー１１１の下部には、いわゆるツインステージである第１の可動ステージ１３１及び第２の可動ステージ１４１を互いに間隔をおいてそれぞれ可動に保持する定盤１１２が設置されている。
【００７１】
洗浄部１３０は、第１の可動ステージ１３１の上方に、レジスト膜が形成されたウエハ２０１におけるレジスト膜の表面を洗浄液２５により洗浄する洗浄液供給ノズル１３２を備えている。
【００７２】
パターン露光部１４０は、パターン露光の光源を含む照明光学系１４２と、該照明光学系１４２の下方に設けられ、レジスト膜に転写される設計パターンを有するマスク（レチクル）１４３を通って入射される照明光学系１４２からの露光光をレジスト膜に投影する投影レンズ１４４とを有し、該投影レンズ１４４の下側にはウエハ２０１を保持する第２の可動ステージ１４１が配置されている。
【００７３】
なお、第３の実施形態に係る露光装置１１０の洗浄部１３０及びパターン露光部１４０の平面構成は、図２（ｂ）に示した第１の実施形態に係る露光装置１０の場合と同等である。
【００７４】
また、第３の実施形態においては、チャンバー１１１内に洗浄部１３０とパターン露光部１４０とを設けたが、洗浄部１３０は露光装置１１０の外部に設置してもよい。さらには、露光装置１１０を設置する環境（雰囲気）が十分に清浄度が高い場合には、必ずしもチャンバー１１１は必要ではない。
【００７５】
（パターン形成方法）
以下、前記のように構成されたドライ露光用の露光装置を用いたパターン形成方法について図７（ａ）〜図７（ｅ）を参照しながら説明する。
【００７６】
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００７７】
ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
トリエタノールアミン（クエンチャー）………………………………………０．００２ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図７（ａ）に示すように、ウエハ２０１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜２０２を形成する。
【００７８】
次に、図７（ｂ）に示すように、形成されたレジスト膜２０２を例えば水からなる洗浄液２５により洗浄する。
【００７９】
次に、図７（ｃ）に示すように、開口数ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光２０４をマスク２０５を介してレジスト膜２０２に照射してパターン露光を行なう。
【００８０】
次に、図７（ｄ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜２０２に対して、ホットプレートにより１０５℃の温度下で６０秒間加熱した後、濃度が０．２６Ｎのテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行なうと、図７（ｅ）に示すように、レジスト膜２０２の未露光部よりなり０．０９μｍのライン幅を有し且つ良好な形状を持つレジストパターン２０２ａを得られる。
【００８１】
このように、第３の実施形態に係るパターン形成方法はドライ露光であって、、レジスト膜２０２が形成されたウエハ２０１における該レジスト膜２０２の表面をパターン露光を行なう前に洗浄液２５により洗浄して、レジスト膜２０２の表面に付着したパーティクルを除去するため、パターン露光時にパーティクルの影響を受けることがなくなるので、レジスト膜２０２から良好な形状を有するレジストパターン２０２ａを得ることができる。
【００８２】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係るドライ露光によるパターン形成方法について図８（ａ）〜図８（ｅ）を参照しながら説明する。
【００８３】
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００８４】
ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
トリエタノールアミン（クエンチャー）………………………………………０．００２ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図８（ａ）に示すように、ウエハ３０１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜３０２を形成する。
【００８５】
次に、図８（ｂ）に示すように、形成されたレジスト膜３０２の表面を、例えば濃度が０．１Ｎのテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液からなるアルカリ水溶液２７により溶解する。
【００８６】
次に、図８（ｃ）に示すように、開口数ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光３０４をマスク３０５を介してレジスト膜３０２に照射してパターン露光を行なう。
【００８７】
次に、図８（ｄ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜３０２に対して、ホットプレートにより１０５℃の温度下で６０秒間加熱した後、濃度が０．２６Ｎのテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行なうと、図８（ｅ）に示すように、レジスト膜３０２の未露光部よりなり０．０９μｍのライン幅を有し且つ良好な形状を持つレジストパターン３０２ａを得られる。
【００８８】
このように、第４の実施形態に係るパターン形成方法はドライ露光であって、レジスト膜３０２が形成されたウエハ３０１における該レジスト膜３０２の表面を、通常のアルカリ性現像液を希釈したアルカリ水溶液２７により溶解して、レジスト膜３０２の表面に付着したパーティクルを除去するため、パターン露光時にパーティクルの影響を受けることがなくなるので、レジスト膜３０２から良好な形状を有するレジストパターン３０２ａを得ることができる。
【００８９】
なお、第１〜第４の実施形態において、液浸用の液体２６には水を用いたが、水以外にもパーフルオロポリエーテルを用いることができる。
【００９０】
また、パターン露光用の光源には、ＡｒＦエキシマレーザ光に限られず、ＫｒＦエキシマレーザ光、Ｆ2 レーザ光、Ｘｅ2 レーザ光、Ａｒ2 レーザ光又はＡｒＫｒレーザ光を用いることができる。
【００９１】
また、パターン露光の露光対象であるレジスト膜は、ポジ型のレジストには限られず、ネガ型のレジストであってもよく、また、化学増幅型レジストに限られないことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明に係る露光装置及びパターン形成方法は、露光前にレジスト膜上のパーティクルを除去するため、該パーティクルに起因するパターン不良を防止でき、良好な形状を有するレジストパターンを得られるという効果を有し、半導体装置の製造プロセス等において用いられる微細パターンの形成方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る露光装置の要部を示す模式的な構成断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る露光装置を示し、（ａ）はブロック図であり、（ｂ）は模式的な平面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る露光装置を示し、（ａ）は洗浄部の模式的な構成断面図であり、（ｂ）はパターン露光部の部分的な構成断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施形態に係る液浸露光によるパターン形成方法を示す工程順の断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第２の実施形態に係る液浸露光によるパターン形成方法を示す工程順の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る露光装置の要部を示す模式的な構成断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第３の実施形態に係るドライ露光によるパターン形成方法を示す工程順の断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第４の実施形態に係るドライ露光によるパターン形成方法を示す工程順の断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は従来の液浸露光によるパターン形成方法を示す工程順の断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０    露光装置
１１    チャンバー
１２    定盤
２０    ウエハ
２０ａ  露光領域
２１    レジスト膜
２１ａ  レジストパターン
２５    洗浄液
２６    液浸用の液体
２７    アルカリ水溶液（希釈現像液）
３０    洗浄部
３１    第１の可動ステージ
３２    洗浄液供給ノズル
４０    パターン露光部
４１    第２の可動ステージ
４２    照明光学系
４３    マスク
４４    投影レンズ（露光レンズ）
４５    供給口
４６    排出口
４７    露光光
５０    成膜ユニット
６０    移送機
６１    アーム部
６２    ウエハ保持ヘッド部
１０１  ウエハ
１０２  レジスト膜
１０２ａ  レジストパターン
１０３  投影レンズ
１０４  露光光
１１０  露光装置
１１１  チャンバー
１１２  定盤
１３０  洗浄部
１３１  第１の可動ステージ
１３２  洗浄液供給ノズル
１４０  パターン露光部
１４１  第２の可動ステージ
１４２  照明光学系
１４３  マスク
１４４  投影レンズ（露光レンズ）
２０１  ウエハ
２０２  レジスト膜
２０２ａ  レジストパターン
２０４  露光光
２０５  マスク
３０１  ウエハ
３０２  レジスト膜
３０２ａ  レジストパターン
３０４  露光光
３０５  マスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005353763.tif 000009
【図８】
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【図９】
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